#!/usr/bin/python3
# -*- coding:utf-8 -*-
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# Author: liangliangSu
# Created Time: 2023-09-12 13:53
# Email: sll917@outlook.com
# Version: V1.0
# File Name: 18数据结构.py
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# 数据结构
# 数据结构（Data Structures）基本上人如其名——它们只是一种结构，能够将一些数据聚合
# 在一起。换句话说，它们是用来存储一系列相关数据的集合。
# Python 中有四种内置的数据结构——列表（List）、元组（Tuple）、字典（Dictionary）和集
# 合（Set）。我们将了解如何使用它们，并利用它们将我们的编程之路变得更加简单。

#列表
#Python中列表是可变的，这是它区别于字符串和元组的最重要的特点;
#一句话概括即：列表可以修改，而字符串和元组不能。
"""
以下是 Python 中列表的方法：
方法	            描述
list.append(x)	    把一个元素添加到列表的结尾，相当于 a[len(a):] = [x]。
list.extend(L)	    通过添加指定列表的所有元素来扩充列表，相当于 a[len(a):] = L。
list.insert(i, x)	在指定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引，例如 a.insert(0, x) 会插入到整个列表之前，而 a.insert(len(a), x) 相当于 a.append(x) 。
list.remove(x)	    删除列表中值为 x 的第一个元素。如果没有这样的元素，就会返回一个错误。
list.pop([i])	    从列表的指定位置移除元素，并将其返回。如果没有指定索引，a.pop()返回最后一个元素。元素随即从列表中被移除。（方法中 i 两边的方括号表示这个参数是可选的，而不是要求你输入一对方括号，你会经常在 Python 库参考手册中遇到这样的标记。）
list.clear()	    移除列表中的所有项，等于del a[:]。
list.index(x)	    返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果没有匹配的元素就会返回一个错误。
list.count(x)	    返回 x 在列表中出现的次数。
list.sort()	        对列表中的元素进行排序。
list.reverse()	    倒排列表中的元素。
list.copy()	        返回列表的浅复制，等于a[:]。
"""
#下面示例演示了列表的大部分方法：
#实例
print('(1) -----------------------------------------------------------')
a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]
print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))
#2 1 0
a.insert(2, -1)
a.append(333)
print(a)
#[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
a.index(333)
a.remove(333)
print(a)
#[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
a.reverse()
print(a)
#[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]
a.sort()
print(a)
#[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
#注意：类似 insert, remove 或 sort 等修改列表的方法没有返回值。
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#将列表当做堆栈使用
#列表方法使得列表可以很方便的作为一个堆栈来使用，堆栈作为特定的数据结构，最先进入的元素最后一个被释放（后进先出）。用 append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来
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#实例
print('(2) -----------------------------------------------------------')
stack = [3, 4, 5]
stack.append(6)
stack.append(7)
print(stack)
#[3, 4, 5, 6, 7]
stack.pop()
print(stack)
#[3, 4, 5, 6]
stack.pop()
stack.pop()
print(stack)
#[3, 4]
#将列表当作队列使用
#也可以把列表当做队列用，只是在队列里第一加入的元素，第一个取出来；但是拿列表用作这样的目的效率不高。在列表的最后添加或者弹出元素速度快，然而在列表里插入或者从头部弹出速度却不快（因为所有其他的元素都得一个一个地移动）。
#实例
print('(3) -----------------------------------------------------------')
from collections import deque
queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
queue.append("Terry")           # Terry arrives
queue.append("Graham")          # Graham arrives
queue.popleft()                 # The first to arrive now leaves
#'Eric'
queue.popleft()                 # The second to arrive now leaves
#'John'
print(queue)                          # Remaining queue in order of arrival
#deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])
#列表推导式
#列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。
#每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。
#这里我们将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：
print('(4) -----------------------------------------------------------')
vec = [2, 4, 6]
print([3*x for x in vec])
#[6, 12, 18]
#现在我们玩一点小花样：
print([[x, x**2] for x in vec])
#[[2, 4], [4, 16], [6, 36]]
#这里我们对序列里每一个元素逐个调用某方法：
#实例
freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
print([weapon.strip() for weapon in freshfruit])
#['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
#我们可以用 if 子句作为过滤器：
print([3*x for x in vec if x > 3])
#[12, 18]
print([3*x for x in vec if x < 2])
#[]
#以下是一些关于循环和其它技巧的演示：
print('(5) -----------------------------------------------------------')
vec1 = [2, 4, 6]
vec2 = [4, 3, -9]
print([x*y for x in vec1 for y in vec2])
#[8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]
print([x+y for x in vec1 for y in vec2])
#[6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]
print([vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))])
#[8, 12, -54]
#列表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数：
print([str(round(355/113, i)) for i in range(1, 6)])
#['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']
#嵌套列表解析
#Python的列表还可以嵌套。
#以下实例展示了3X4的矩阵列表：
print('(6-1) -----------------------------------------------------------')
matrix = [ [1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12],]
#以下实例将3X4的矩阵列表转换为4X3列表：
print([[row[i] for row in matrix] for i in range(4)])
#[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
#以下实例也可以使用以下方法来实现：
print('(6-2) -----------------------------------------------------------')
transposed = []
for i in range(4):
    transposed.append([row[i] for row in matrix])
print(transposed)
#[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
#另外一种实现方法：
print('(6-3) -----------------------------------------------------------')
transposed = []
for i in range(4):
    # the following 3 lines implement the nested listcomp
    transposed_row = []
    for row in matrix:
        transposed_row.append(row[i])
    transposed.append(transposed_row)
print(transposed)
#[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
#del 语句
#使用 del 语句可以从一个列表中根据索引来删除一个元素，而不是值来删除元素。这与使用 pop() 返回一个值不同。可以用 del 语句从列表中删除一个切割，或清空整个列表（我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表）。例如：
print('(7) -----------------------------------------------------------')
a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
del a[0]
print(a)
#[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
del a[2:4]
print(a)
#[1, 66.25, 1234.5]
del a[:]
print(a)
#[]
#也可以用 del 删除实体变量：
del a

#元组和序列
#元组由若干逗号分隔的值组成，例如：
print('(8) -----------------------------------------------------------')
t = 12345, 54321, 'hello!'
print(t[0])
#12345
print(t)
#(12345, 54321, 'hello!')
# Tuples may be nested:
u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
print(u)
#((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))
#如你所见，元组在输出时总是有括号的，以便于正确表达嵌套结构。在输入时可能有或没有括号， 不过括号通常是必须的（如果元组是更大的表达式的一部分）。

#集合
#集合是一个无序不重复元素的集。基本功能包括关系测试和消除重复元素。
#可以用大括号({})创建集合。注意：如果要创建一个空集合，你必须用 set() 而不是 {} ；后者创建一个空的字典，下一节我们会介绍这个数据结构。
#以下是一个简单的演示：
print('(9) -----------------------------------------------------------')
basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
print(basket)                      # 删除重复的
#{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
'orange' in basket                 # 检测成员
#True
'crabgrass' in basket
#False
# 以下演示了两个集合的操作
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)                                 # a 中唯一的字母
#{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
print(a - b)                              # 在 a 中的字母，但不在 b 中
#{'r', 'd', 'b'}
print(a | b)                             # 在 a 或 b 中的字母
#{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
print(a & b)                              # 在 a 和 b 中都有的字母
#{'a', 'c'}
print(a ^ b)                              # 在 a 或 b 中的字母，但不同时在 a 和 b 中
#{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
#集合也支持推导式：
print('(10) -----------------------------------------------------------')
a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
print(a)
#{'r', 'd'}

#字典
#另一个非常有用的 Python 内建数据类型是字典。
#序列是以连续的整数为索引，与此不同的是，字典以关键字为索引，关键字可以是任意不可变类型，通常用字符串或数值。
#理解字典的最佳方式是把它看做无序的键=>值对集合。在同一个字典之内，关键字必须是互不相同。
#一对大括号创建一个空的字典：{}。
#这是一个字典运用的简单例子：
print('(11) -----------------------------------------------------------')
tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}
tel['guido'] = 4127
print(tel)
#{'sape': 4139, 'guido': 4127, 'jack': 4098}
print(tel['jack'])
#4098
del tel['sape']
tel['irv'] = 4128
print(tel)
#{'guido': 4127, 'irv': 4127, 'jack': 4098}
print(list(tel.keys()))
print(list(tel.values()))
#['irv', 'guido', 'jack']
print(sorted(tel.keys()))
print(sorted(tel.values()))
#['guido', 'irv', 'jack']
print('guido' in tel)
#True
print('jack' not in tel)
#False
#构造函数 dict() 直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式，列表推导式指定特定的键值对：
print('(12-1) -----------------------------------------------------------')
dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
print(dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)]))
#{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
#如果关键字只是简单的字符串，使用关键字参数指定键值对有时候更方便：
print('(12-2) -----------------------------------------------------------')
dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
print(dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098))
#{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
print('(12-3) -----------------------------------------------------------')
dict={'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
print(dict)
#此外，字典推导可以用来创建任意键和值的表达式词典：
print({x: x**2 for x in (2, 4, 6)})
#{2: 4, 4: 16, 6: 36}
#遍历技巧
#在字典中遍历时，关键字和对应的值可以使用 items() 方法同时解读出来：
print('(14) -----------------------------------------------------------')
knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
for k, v in knights.items():
    print(k, v)
#gallahad the pure
#robin the brave
#在序列中遍历时，索引位置和对应值可以使用 enumerate() 函数同时得到：
for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
    print(i, v)
#0 tic
#1 tac
#2 toe
#同时遍历两个或更多的序列，可以使用 zip() 组合：
questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
for q, a in zip(questions, answers):
    print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))
#What is your name?  It is lancelot.
#What is your quest?  It is the holy grail.
#What is your favorite color?  It is blue.
#要反向遍历一个序列，首先指定这个序列，然后调用 reversed() 函数：
for i in range(1, 10, 2):
    print(i)
for i in reversed(range(1, 10, 2)):
    print(i)
#要按顺序遍历一个序列，使用 sorted() 函数返回一个已排序的序列，并不修改原值：
basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
for f in sorted(set(basket)):
    print(f)
#apple
#banana
#orange
#pear
